橡树形太阳能电池树实现重大突破

2020-04-09      1291 次浏览

时至今日,越来越多的现代人渴求赏心悦目的休闲生活,于是对森林情有独钟,喜欢到这种朴素无华的“绿色”环境里得到充分的休息和美的享受。然而去年冬天,13岁的美国男孩艾登•德威尔冒着严寒到卡茨基尔山徒步旅行时,在森林中注意到树枝丫杈的布局。他灵光一现,确信这种布局可以用“斐波那契数列”解释,有可能揭开一个科学之谜,导致太阳能电池板设计的重大突破。


早在13世纪,意大利数学家斐波那契就发现,把一个数,将它添加到之前,像1+1=2,则2+1=3,则3+2=5,则5+3=8,则8+5=13,则13+8=21,则21+13=34……这一数字系列中,任何一个数字与后一个数字的比都接近0.618,而且越往后的数字,就越接近。这就是著名的“斐波那耶级数”,而0.618这个神奇的数字,则被称为“黄金比率”。古希腊美学家柏拉图将其誉为“黄金分割率”,有趣的是,人们用它可以解释许多现象,诸如黄金分割、兔子繁殖。它还可以在植物叶、枝、茎的排列中得到体现。


①树木用黄金分割率0.618来划分360°的圆周,所得角度约等于222.5°。任意两相邻的树枝都沿着这两个角度伸展,确保占有最多的空间,获取最多的阳光。


“黄金比率”与大自然结下了不解之缘,植物和动物都和它有着惊人的联系。的确,在树木、绿叶、红花、硕果中,都能遇上“黄金比率”。斐波那契曾研究过“一对兔子每月可生一对小兔,而一对小兔生下一月后便有生殖力,问一年后共可繁殖多少对小兔”这一问题,曾得到1、2、3、……十二月后的小兔分别为1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144、233、377对,这377对即为一年后小兔的对数。前述数列(还可接着写,未写完)称为“菲氏数列”,又称F数列。可以看出,每相邻两项之比,越向后越接近0.618,当项数无限新增时,相邻两项之比为黄金数。假如在“黄金”矩形内靠着三边作一个正方形,则剩下的那部分又是一个“黄金”矩形,可依次再作正方形。把这些正方形的中心按顺序连结,可以得到一条“黄金螺线”。在海洋鹦鹉螺、有甲壳的软体动物、一些动物角质体上,都先后发现了这种与众不同的“黄金螺线”。数学家泽林斯基在一次国际数学年会上指出,树的年分枝数目就是F数列,即枝数的上升遵循前述小兔上升的规律。


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